基于SOLO分類理論的教學設計

唐成晨 須萍

摘 要：本研究基于SOLO分類理論進行了“平面鏡”一節的教學設計，包括確定教學目標、教學安排、教學方法、教學過程以及教學反饋.旨在以學生的思維水平為立腳點，提供新的教學設計思路，最終促進學生高階思維的發展.

關鍵詞：SOLO分類理論;平面鏡;教學設計

文章編號：1008-4134（2020）06-0051 ? ?中圖分類號：G633.7 ? ?文獻標識碼：B

1 SOLO分類理論概述

“SOLO”全稱為“Structure of the Observed Learning Outcome”，意思為：可觀察到的學習結果的結構.其理論來源于瑞士著名兒童心理學家皮亞杰的認知發展階段理論，皮亞杰將兒童的認知發展分為感知運動階段、前運算階段、具體運算階段、形式運算階段這四個階段.

SOLO分類層次是從簡單到復雜、從具體到抽象的思維結構.思維結構由低到高依次為前結構水平（P）、單點結構水平（U）、多點結構水平（M）、關聯結構水平（R）和抽象拓展結構水平（E）（理論思維層次見表1）.

SOLO分類理論的前三種思維水平屬于量的積累，而后兩種思維水平屬于質的飛越，各思維水平之間的關系可以形象地用圖1來表述[1].

2 教學背景分析

2.1 教材分析

“平面鏡”選自蘇科版物理八年級上冊第三章第四節，是本章“光現象”中的關鍵內容，是光傳播過程中的普遍現象，同時也是在學習了“光的直線傳播”的基礎上，進一步學習認識平面鏡成像的特點、原理和應用.平面鏡既與生活聯系緊密，又是學生首次接觸“像”概念，為“凸透鏡成像”作了鋪墊.定性探究平面鏡成像的實驗過程，是下一節定量探索“光的反射”規律的基礎.教材這樣編排，符合認知過程的發展規律，也起到承上啟下的作用.

2.2 學情分析

從知識方面：初二年級的學生已經學習了“光的直線傳播”，了解了光的直線傳播原理;通過小孔成像的學習，對“像”的概念有了初步的認識.

從能力方面：通過探究水的沸騰特點實驗，學生掌握基本的科學探究步驟以及動手操作能力.并且平面鏡與學生的生活結合緊密，對平面鏡并不陌生.

從經驗方面：學生接觸物理的時間不長，物理學習的經驗不足;解決問題的能力弱，對于用替代法探究像與物的大小關系可能感到不易理解;處于形象思維向抽象思維為主的過渡時期，但仍以形象思維為主，對平面鏡成像規律和特點往往停留在感性認識的基礎上，缺乏理性的認識和科學的探究，對虛像概念的理解可能有困難;生活經驗的干擾，根據照鏡子的視覺經驗，可能會讓學生認為平面鏡成像的大小與物到平面鏡的距離有關，需要反復強調并進行鞏固.

從結構方面：少部分學生處于單點結構，大多數學生處于多點結構，而處于關聯結構以及拓展抽象結構的學生非常少.需要巧妙設計教學方法，幫助低水平的學生完成向高水平結構的過渡.

3 教學目標

教學目標的制定是教學活動的重要組成部分，科學制定教學目標，有助于教師更好地厘清教學思路，優化教學設計.基于SOLO分類理論以及學生學情分析，擬定如下教學目標以及各自對應的SOLO水平.

知識與技能：

（1）了解平面鏡、虛像、物距以及像距等概念（多點結構）;（2）知道平面鏡成虛像，理解平面鏡成像規律中各物理量之間的關系（關聯結構）;（3）利用平面鏡成像特點解決生活中的實際問題（拓展抽象結構）.

過程與方法：

（1）能從演示實驗現象中提出問題（單點結構）;（2）會使用相關的實驗儀器，能夠收集有關的數據和資料（多點結構）;（3）通過探究活動，體驗科學探究的過程和方法以及科學探究各個環節間的關系（關聯結構）;（4）養成用探究的方法探索事物本質的方法和能力（拓展抽象結構）.

情感態度與價值觀：

（1）激發學生對身邊物理現象的觀察和學習興趣;（2）養成實事求是、理論聯系實際的態度，善于發現所學知識與生活的聯系（關聯結構）;（3）具有對科學的求知欲，善于用所學知識解釋物理現象（拓展抽象結構）.

4 教學安排（見表2）

5 教學方法（見表3）

6 教學過程

6.1 新課引入

師：演示兩個魔術，“魔盒”（從箱子上方投入硬幣后消失;從側面投入后觀察到兩枚硬幣）以及“水中燃燒的蠟燭”.如圖2、3、4所示，并分別點三名不同思維結構水平的學生表述看到的現象并大膽提出猜測.

生：觀察兩個魔術，思考為何會出現上述現象.

【設計意圖】通過展示兩個“魔術”，激發學生的認知沖突，從而激起求知欲和探索欲望.通過隨機抽取3種思維水平的學生回答問題，確保每位學生都能積極參與，提高課程參與度.并通過聆聽使學生互相取長補短.

6.2 平面鏡概念教學

師：展示多幅圖片，啟示學生歸納圖片中的共同點.引出“平面鏡”概念，并對其進行拓展，豐富學生認知.展示圖片（如圖5、6所示）.

生：觀察圖片，積極討論，回答教師問題.

【設計意圖】通過展示圖片，形象地建立平面鏡的概念.列舉生活中常見的平面鏡，豐富學生對平面鏡概念的理解，而不是局限于“鏡子”完成單點向多點的過渡.此外，玻璃的提出也為后續“替代法”作鋪墊.

6.3 平面鏡成像規律教學

師：展示圖7，引出問題：平面鏡成像有什么特點？結合圖片，引出物體與像的概念.

生：結合生活經驗和展示的圖片，提出各自的猜想.

【設計意圖】通過圖片的展示，給學生以視覺沖擊，獲得平面鏡成像特點的感性認識.同時根據學生的回答，有助于教師掌握各思維水平學生的認識，為下面的針對性的引導提供幫助.

師：板書各位同學的猜想.像與物體大小相等;像和物體到平面鏡的距離相等;像與物體是對稱的.肯定學生們的猜想，引導學生思考如何根據現有的器材設計實驗驗證.

生：結合課前提供的器材，思考如何進行實驗，制作實驗數據記錄表格.

【設計意圖】啟發學生觀察實驗儀器，訓練學生觀察能力、設計實驗方案的能力.選R水平學生回答，能激發該同學更深入的探索欲望，以及樹立“同伴榜樣”，激勵其他同學.

師：對R學生的回答進行總結和完善，即先在平面鏡前放置一只蠟燭A，可以觀察到其在平面鏡中成的像A′，然后用與A完全相同的蠟燭B放在A的像A′上，觀察兩者大小，進而得出結論.引導學生動手實驗，提出新的問題，即如何確定像的位置.

生：聽取教師的總結，動手操作.當用平面鏡進行操作時，無法確定像的位置.

師：提出用茶色玻璃代替平面鏡的思想，強化用玻璃代替平面鏡是為了“便于確定像的位置”.解決了像位置如何確定的問題，玻璃板應該如何放置.

生：將平面鏡換成玻璃板，找到了像的位置，但有些組卻無論如何都找不到像.學生觀察找到像小組玻璃板的放置，結合本組操作發現問題所在.

師：再次強調玻璃板的作用，并點出玻璃板的放置要求.舉出生活中大巴車與小轎車擋風玻璃放置的不同，思考為什么？

【設計意圖】在學生們動手實驗的過程中一步一步發現新的問題，并啟發學生思考如何解決問題.這樣引導式的教學便于學生經歷真實的科學探究過程，充分調動學生們的積極性，提高課堂參與度.通過列舉生活中的現象，激發學生思維，進而培養學生綜合運用所學知識解決物理實際問題的能力，以期所有學生都能向更高級的思維水平過渡.

師：總結實驗中的重要思想.發現B與A′完全重合，而B又與A完全相同，易證A′=A，像與物體大小相等得證.歸納該實驗方法（等效替代法）.提問：若物體到平面鏡的距離發生變化，像的大小如何變？

生：記錄課堂筆記，著重記下等效替代法的實驗思想.有些學生結合生活經驗，回答物體越遠，像越小;而有一部分同學直接動手進行了操作，得出了截然不同的結論.

師：引出視角的問題，糾正“物體越遠，像越小”的錯誤前概念.布置課后查閱人眼機制的作業.

【設計意圖】設置懸念，布置課后思考題，學生帶著疑惑查閱資料，進而幫助學生拓展知識，完成知識量的積累.

師：引出像距、物距概念，引導學生繼續驗證像距與物距的關系，并思考有哪些方法比較像距與物距的大小關系.如圖8所示.

生：小組討論，有繪制表格法，畫數軸法.在前面動手操作的基礎上，學生熟練進行了實驗.得出結論，驗證猜想[2].

【設計意圖】提供多種思路，拓展學生眼界.

師：回顧“小孔成像”特點，結合虛實像的定義，思考平面鏡成像特點.

生：同學們用白紙充當光屏來進行檢驗，一部分發現平面鏡成的像可以被光屏承接，是實像;另一部分認為不能，是虛像.

師：指出觀察的不當，強調“直接”觀察光屏.分別讓一位U、M水平學生歸納平面鏡成像規律，并進行完善補充.

【設計意圖】在實驗前，先不告知如何操作，待學生發現問題后，深入討論，可以加深學生對虛像判斷的理解.通過兩種水平學生的回答，初步診斷學生們的認識與思維水平是否得到提升，診斷課堂效果.

6.4 平面鏡成像的生活應用

生：閱讀課本生活應用部分，體會平面鏡與生活的緊密聯系.

【設計意圖】豐富學生們的感性認識，完成平面鏡生活實例應用的積累，向高思維水平發展.

6.5 課堂小結 魔術揭秘

生：思考并結合所學嘗試揭秘神奇的魔術（如圖9、10所示）.

【設計意圖】培養學生運用所學知識解決生活問題的能力，并能將所學知識和真實情景聯系起來，維持學習動機和興趣.幫助學生完成向更高水平（拓展抽象結構）的過渡.

7 教學反饋

及時的教學反饋可使教師及時了解學生掌握知識與技能的情況，以利于進一步教學.本研究基于SOLO試題制定原則[3]，擬定如下測試題檢測課堂效果.

在“探究平面鏡成像特點”的實驗中，我們一般選用玻璃板代替平面鏡.在實驗中，玻璃板前后兩個面都能成像，并且玻璃板的厚度對研究成像規律也有影響.聰明的小明利用梳洗用的兩塊小鏡子（該平面鏡的前表面為反射面）也完成了實驗.小明的步驟如下（如圖11所示）.

（1）如圖甲所示，將兩塊平面鏡分開一定距離固定于不銹鋼框架上，將鉛筆A放在平面鏡前，可以看見鉛筆通過平面鏡成上下兩段不完整的____像.此像雖不完整，但比玻璃板成像要____;

（2）在課堂實驗探究中，我們為什么選用玻璃板代替平面鏡，說明理由;

（3）小明用與鉛筆A完全一樣的鉛筆B找到了鉛筆A像的位置，他具體的操作是？

（4）圖丙為圖乙的簡化圖，圖丙中

（BD或BC）表示像距.如果選用較厚的玻璃板做實驗會帶來什么影響？

評分標準見表4.

8 結論

基于SOLO分類理論的教學設計可以很好地提升學生的思維深度，激發學生思考問題的積極性.并且也為教學者提供了新的依據來進行教學設計[4].本文嘗試基于SOLO分類理論進行了“平面鏡”一節的教學設計，是一種科學的嘗試，后續會付諸實踐進行檢驗.希望本文理論思想可以為其他物理教學提供借鑒.

參考文獻：

[1]楊虹，蘇超.基于SOLO理論的物理教學設計研究——以“曲線運動”為例[J].中學物理，2019，37（13）：43-46.

[2]朱傳華.“探究平面鏡成像時像與物的關系”實驗的另一種設計[J].物理教師，2018，39（12）：44-45.

[3] 吳維寧，李佳，孔惠斯.SOLO試題的編制與質量檢測[J].教育測量與評價（理論版），2009（03）：45-48.

[4]丁玉玲，趙振宇.基于物理核心素養的教學設計——以“牛頓第一定律”為例[J].中學物理，2019，37（18）：59-62.

（收稿日期：2019-11-25）